虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用.ppt

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虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用,,內(nèi)容,1.虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)概述,VirtualRealityVR：是一種逼真地模擬人在自然環(huán)境中視覺、聽覺、運(yùn)動等行為的人機(jī)界面技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)和理論分析、科學(xué)實驗一起，成為人類探索客觀世界規(guī)律三大手段。,1.1什么是虛擬現(xiàn)實技術(shù)？,1.2I3特性,,1.3虛擬現(xiàn)實技術(shù)的類別,1.4交互設(shè)備,,,,,,,,,,,,立體投影,頭盔,跟蹤器,數(shù)據(jù)手套,立體顯示,interaction,1.5產(chǎn)生立體感的條件,透視效果—幾何明暗虛實變化—光線雙眼的空間定位—視差,1.6立體3D投影系統(tǒng),桌面型立體展示系統(tǒng),多通道環(huán)幕立體投影系統(tǒng),采用多臺投影機(jī)組合而成的多通道大屏幕展示系統(tǒng)，它比普通的標(biāo)準(zhǔn)投影系統(tǒng)具備更大的顯示尺寸、更寬的視野、更多的顯示內(nèi)容、更高的顯示分辨率，以及更具沖擊力和沉浸感的視覺效果。,2.VR應(yīng)用領(lǐng)域,虛擬戰(zhàn)場,虛擬校園,虛擬制造,虛擬手術(shù),虛擬游戲,虛擬培訓(xùn),3.VR在化學(xué)中的應(yīng)用,3.1虛擬實驗室的作用與效果,實驗教學(xué)模式的多樣化——虛擬+實際實驗教學(xué)資源的網(wǎng)絡(luò)化——趨勢與超前實驗教學(xué)內(nèi)容的趣味化——引導(dǎo)與培養(yǎng)優(yōu)勢資源的共享——現(xiàn)實與國情,效果：學(xué)習(xí)興趣增加預(yù)習(xí)效果明顯提高提高實驗室和儀器的利用率深化實驗教學(xué)改革,3.2虛擬實驗室的定義,聯(lián)合國科教文組織采用已被廣泛接受的虛擬實驗室的定義（virtuallaboratory,VL）：“為了實現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)作、實驗研究或其他創(chuàng)新活動，通過分布式信息通訊技術(shù)產(chǎn)生并發(fā)布結(jié)果的電子工作室?！?3.3化學(xué)化工教育教學(xué)軟件研發(fā)中心,1999年由大連理工大學(xué)劉志廣教授創(chuàng)建的化學(xué)軟件研究中心。承擔(dān)多項國家及省部級課題；所開發(fā)的VL涉及化學(xué)、化工、食品和模具等多個專業(yè)。被國內(nèi)有近百所高校采用；幾年來analab所研制的軟件在全國多媒體教育軟件大獎賽中獲得了一等獎三項、四等獎兩項，并獲得其他各種獎十多項；04年在意大利獲得了PirelliInternationalAward獎。,教學(xué)經(jīng)驗+專業(yè)技術(shù)+奉獻(xiàn)精神,開發(fā)的校級多實驗中心開放式教學(xué)網(wǎng)絡(luò)預(yù)約管理平臺；大型公用儀器網(wǎng)絡(luò)開放預(yù)約管理平臺等，在多所高校推廣使用。,發(fā)展過程,,三維顯示技術(shù)的搭建VR技術(shù)的應(yīng)用CSFOLE的結(jié)合場景化角色代理語音識別,3.4國內(nèi)外仿真VL的發(fā)展現(xiàn)狀,主要依托大學(xué)開發(fā),目前公司也逐漸加入。,(1)國內(nèi)仿真VL的發(fā)展現(xiàn)狀,國內(nèi)仿真VL的現(xiàn)狀,問題:資金投入不夠(與國外相比)缺乏專業(yè)人才(既精通教學(xué),又熟悉多媒體技術(shù))已有軟件缺乏教學(xué)策略設(shè)計好作品少,國內(nèi)仿真VL的現(xiàn)狀,金華科公司的仿真化學(xué)實驗室,面向高中化學(xué)教學(xué)，由使用者（教師）制定實驗內(nèi)容、過程，然后生成實驗文件，再由實驗者（學(xué)生）進(jìn)行實驗?zāi)M。,支持?jǐn)?shù)據(jù)庫，定制實驗，數(shù)據(jù)處理強(qiáng)；其他輔助功能（3d分子瀏覽器等）能夠滿足對于實驗的支持和擴(kuò)充。不能模擬真實場景，2d界面，不適于網(wǎng)上傳播。,國內(nèi)仿真VL的現(xiàn)狀,大連理工研制的“仿真化學(xué)實驗室”,1.VB技術(shù)開發(fā)的單機(jī)版,2.Flash技術(shù)開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)版初期：非場景化，高交互，功能不夠完善。矢量動畫技術(shù)，軟件體積小，速度快，適用于網(wǎng)絡(luò),3.場景式情感交流網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室發(fā)展方向之一：情感交流環(huán)境協(xié)調(diào)；聽到聲，看到人；信息實時反饋。,5.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的真正Web_3D場景虛擬實驗室發(fā)展方向：Web_3D,（2）國外仿真VL的現(xiàn)狀,1.ModelScience的Chemlab,1994年就推出了第一版單機(jī)版,比較成熟完善，影響大。可以進(jìn)行多種實驗的模擬：酸堿滴定、沉淀、反應(yīng)動力學(xué)、比重測量等等。2d界面。由獨立公司開發(fā)運(yùn)作。,國外仿真VL的現(xiàn)狀,2.卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的IrYdium項目,1997年立項，美國國家自然基金等單位資助（TheNationalScienceFoundation），,2002年已經(jīng)開發(fā)出了教學(xué)實用的虛擬普通化學(xué)實驗室。計算機(jī)實驗、實驗預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)等教學(xué)活動。使用java開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，2d界面。,國外仿真VL的現(xiàn)狀,3.美國北卡羅來那大學(xué)Greenboro分校的LAAPhysics物理實驗室,該項目獲得美國教育部資金180萬美元。通過javaapplet模擬各種實驗設(shè)備；虛擬教授通過數(shù)據(jù)庫對學(xué)生操作的記錄進(jìn)行判定。2d/假3d界面,國外仿真VL的現(xiàn)狀,4.HowardHughes醫(yī)學(xué)院開發(fā)的Biointeractive系列軟件,逐步進(jìn)行的方式進(jìn)行實驗。有完整的輔助學(xué)習(xí)體系，3d界面。,國外化學(xué)仿真VL,場景式；強(qiáng)化虛擬環(huán)境；強(qiáng)化情感交流；信息反饋；過程評價；智能化；協(xié)同化,（3）今后的發(fā)展模式,3.5作品展示,CSFOLE和實驗信息管理平臺,開放式實驗教學(xué)整體解決方案(TheCompleteSolutionForOpenLaboratoryEducation)zLims實驗信息管理系統(tǒng)目前有7所高校正在使用EVL的核心地位(RichInternetApplications)RIA構(gòu)架，虛擬實驗與實驗教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。,基本操作與儀器裝置介紹,實驗基本操作,有機(jī)化學(xué)：虛擬實驗操作平臺,無機(jī)化學(xué)：性質(zhì)實驗；綜合實驗,元素化學(xué)與元素周期表,元素性質(zhì)+模擬實驗+實驗錄象+知識擴(kuò)展,物理化學(xué)：12個實驗,下一代Web-3D交互虛擬實驗室,虛擬顯示：工程實訓(xùn),ThankYou!,